Високоефективна технологія відновлення цінних металів із відпрацьованих літій-іонних акумуляторів стала гарячою точкою досліджень у країні та за кордоном. З метою вивчення поточного стану технології відновлення цінних металів у відпрацьованих літій-іонних акумуляторах, ця стаття представляє методи дослідження попередньої обробки та обробки катодного матеріалу в процесі відновлення цінних металів, а також коротко оцінює переваги та недоліки різних методів. Під час процесу переробки були проаналізовані технічні труднощі, такі як складний процес розділення та очищення та легке утворення вторинного забруднення, і було зазначено, що подальші дії повинні проводити поглиблені дослідження процесу переробки, вивчати ефективний процес переробки та індустріалізація тенденції розвитку результатів лабораторних досліджень.

У сучасному житті люди широко використовують електронні комунікаційні пристрої, такі як фотоапарати, відеокамери, ноутбуки та мобільні телефони, які використовують літій-іонні акумулятори. Основними компонентами літій-іонної батареї є позитивний електрод, негативний електрод, сепаратор і електроліт. Позитивний електрод батареї складається з активного матеріалу позитивного електрода, провідного агента, зв’язуючого, струмоприймача тощо. Негативний електрод батареї в основному складається з активного матеріалу негативного електрода та струмоприймача. Сепаратор, що складається з полімеру, розділяє позитивний і негативний електроди. Електроліт виконує роль зарядки і розрядки акумулятора. Однак літій-іонні акумулятори мають обмежений термін служби, як правило, менше 3 років. Відпрацьовані батареї містять токсичні речовини, які можуть погіршити якість ґрунту та води в навколишньому середовищі. Поширення цих токсичних речовин в організм людей і тварин загрожує здоров'ю. Переробка цінних металів може не тільки покращити навколишнє середовище, але й підвищити економічні вигоди підприємств. Таким чином, екологічна технологія відновлення та повторного використання цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях стала гарячою точкою досліджень в останні роки. У цій статті в основному розглядаються вітчизняні та іноземні технологічні методи відновлення та обробки цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях і з нетерпінням очікується тенденція розвитку технології відновлення. Переробка цінних металів може не тільки покращити навколишнє середовище, але й підвищити економічні вигоди підприємств. Таким чином, екологічна технологія відновлення та повторного використання цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях стала гарячою точкою досліджень в останні роки. У цій статті в основному розглядаються вітчизняні та іноземні технологічні методи відновлення та обробки цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях і з нетерпінням очікується тенденція розвитку технології відновлення. Переробка цінних металів може не тільки покращити навколишнє середовище, але й підвищити економічні вигоди підприємств. Таким чином, екологічна технологія відновлення та повторного використання цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях стала гарячою точкою досліджень в останні роки. У цій статті в основному розглядаються вітчизняні та іноземні технологічні методи відновлення та обробки цінних металів у відпрацьованих літій-іонних батареях і з нетерпінням очікується тенденція розвитку технології відновлення.

1 Поточний стан досліджень у країні та за кордоном

У практичних застосуваннях основні технології переробки в основному поділяються на дві категорії: вогневий метод і вологий метод. Вогневий метод — це процес вилучення або виділення кольорових металів із матеріалів акумулятора шляхом нагрівання в умовах високої температури відповідно до фізичних властивостей (температура плавлення, тиск пари) різних металів. Мокрий метод — це процес переробки, який використовує кислоту, луг або органічний розчинник для вилуговування цінних металевих компонентів в батареях. Процес переробки можна умовно розділити на три етапи: попередня обробка батареї, відокремлення активних матеріалів і струмоприймачів, а також відновлення та повторне використання цінних металів.

1.1 Попередня обробка відпрацьованих літій-іонних батарей

1.1.1 Розряд

Використані літій-іонні батареї мають залишковий заряд. Щоб запобігти нещасним випадкам під час виймання батареї, розрядіть батарею, перш ніж виймати її. Методи обробки включають метод фізичного розряду та метод хімічного розряду. Метод фізичного розряду в основному використовує низькотемпературний примусовий розряд. Цей спосіб підходить для дрібносерійного виробництва. Компанії Umicore і Toxco в Сполучених Штатах використовують рідкий азот для попередньої обробки батареї при низькій температурі, і безпечно розбивають батарею при температурі -198 ℃, але цей метод вищі вимоги до обладнання. Метод хімічного розряду в основному використовує електроліз для розряду. Електроліт - це переважно розчин хлориду натрію. Коли батарею поміщають у розчин, позитивний і негативний електроди батареї замикаються в провідній рідині, і швидко реалізується повний розряд акумулятора. Недоліком цього методу є те, що концентрація та температура електроліту впливатимуть на швидкість розряду батареї, а цінні метали в батареї розчинятимуться в провідній рідині, знижуючи швидкість відновлення металу. У той же час розчин, що містить цінні метали, має сильне забруднення, що ускладнює відновлення та збільшує вартість відновлення.

1.1.2 Розбирання та розбирання

У лабораторії через малий розмір батареї більшість батарей розбирають і відокремлюють вручну. У реальному виробництві для розбирання акумулятора часто використовується метод механічного дроблення. Одним із способів механічного дроблення є мокрий спосіб. Мокрий метод використовує різні кислотні та лужні розчини як середовище для перенесення іонів металу з матеріалу електрода в розчин для вилуговування, а потім за допомогою іонного обміну, осадження, адсорбції та інших засобів іони металу видаляються з розчину у формі солей, оксидів та ін. Технологія мокрої переробки відносно складна, але швидкість відновлення цінних металів відносно висока. В даний час це основна технологія переробки відпрацьованих нікель-водневих акумуляторів і літій-іонних акумуляторів. Ван Юаньсунь та інші намагалися замочити батарею в розведеній лужній воді, а потім розбити її. Цей метод може зменшити виробництво HF, але не може ефективно відновити фторвмісний електроліт, який легко спричинити вторинне забруднення. Ще один спосіб – сухий. Сухий метод в основному включає метод механічного сортування та метод високотемпературного піролізу (або метод високотемпературної металургії). Механічний метод сортування має переваги короткого процесу відновлення та високої актуальності відновлення, яке є попереднім етапом реалізації розділення та відновлення металу. Він та ін. порівняли різний вплив методів мокрого та механічного сортування на переробку та утилізацію відпрацьованих літій-іонних батарей. Результати показують, що подрібнення методом механічного сортування не розбиває компоненти батареї на дрібні частинки, які легко змішуються разом, і швидкість відновлення є вищою. Однак механічний метод сортування не може повністю розділити компоненти відпрацьованої літій-іонної батареї. Люди намагаються використовувати метод високотемпературного піролізу, тобто нагрів батареї в муфельній печі для видалення органічного розчинника в батареї. Джу та ін. використовували механічне сортування та високотемпературний піроліз для ефективного відновлення кобальту та літію з відпрацьованих літій-кобальт-оксидних батарей. Однак високотемпературний піроліз також може спричинити негативні наслідки, такі як утворення шкідливих газів під час високотемпературної обробки, які можуть легко спричинити вибухи, тому необхідно встановити очисний пристрій. механічний метод сортування не може повністю розділити компоненти відпрацьованої літій-іонної батареї. Люди намагаються використовувати метод високотемпературного піролізу, тобто нагрів батареї в муфельній печі для видалення органічного розчинника в батареї. Джу та ін. використовували механічне сортування та високотемпературний піроліз для ефективного відновлення кобальту та літію з відпрацьованих літій-кобальт-оксидних батарей. Однак високотемпературний піроліз також може спричинити негативні наслідки, такі як утворення шкідливих газів під час високотемпературної обробки, які можуть легко спричинити вибухи, тому необхідно встановити очисний пристрій. механічний метод сортування не може повністю розділити компоненти відпрацьованої літій-іонної батареї. Люди намагаються використовувати метод високотемпературного піролізу, тобто нагрів батареї в муфельній печі для видалення органічного розчинника в батареї. Джу та ін. використовували механічне сортування та високотемпературний піроліз для ефективного відновлення кобальту та літію з відпрацьованих літій-кобальт-оксидних батарей. Однак високотемпературний піроліз також може спричинити негативні наслідки, такі як утворення шкідливих газів під час високотемпературної обробки, які можуть легко спричинити вибухи, тому необхідно встановити очисний пристрій. використовували механічне сортування та високотемпературний піроліз для ефективного відновлення кобальту та літію з відпрацьованих літій-кобальт-оксидних батарей. Однак високотемпературний піроліз також може спричинити негативні наслідки, такі як утворення шкідливих газів під час високотемпературної обробки, які можуть легко спричинити вибухи, тому необхідно встановити очисний пристрій. використовували механічне сортування та високотемпературний піроліз для ефективного відновлення кобальту та літію з відпрацьованих літій-кобальт-оксидних батарей. Однак високотемпературний піроліз також може спричинити негативні наслідки, такі як утворення шкідливих газів під час високотемпературної обробки, які можуть легко спричинити вибухи, тому необхідно встановити очисний пристрій.

1.2 Розділення активних речовин і струмоприймачів

Розділення активного матеріалу позитивного електрода та струмоприймача з алюмінієвої фольги в основному використовує два методи, включаючи розчинення органічного розчинника та високотемпературне розкладання. Розряд органічного розчинника в основному використовує органічний розчинник для розчинення PVDF, так що активний матеріал позитивного електрода та струмознімач розділені. Zeng використовує NMP для просочування листа електрода, який ефективно розділяє активний матеріал і струмознімач в батареї. Yang розчиняли в органічному розчиннику DMAC (N,N-диметилацетамід), і сполучну речовину на струмозбірнику видаляли в умовах процесу 100 °C і 60 хв. Однак частки активного матеріалу, отримані цим методом відновлення, малі, розділення твердої та рідини є важким, а інвестиції у відновлення великі. Піроліз - це розділення катодних матеріалів і активних тіл при високих температурах. Даніель та ін. прийняли метод високотемпературної обробки у вакуумному середовищі для розкладання органічної речовини в струмозбірнику при високій температурі (600 °C), і частина матеріалу позитивного електрода на матеріалі позитивного електрода була відділена від алюмінієвої фольги. Коли температура була вище 650 °C, алюмінієва фольга та позитивний електрод. Усі матеріали були гранульованими та змішаними. Цей метод виділяє шкідливі гази та забруднює повітря. і частина матеріалу позитивного електрода на матеріалі позитивного електрода була відділена від алюмінієвої фольги. Коли температура була вище 650 °C, алюмінієва фольга та позитивний електрод. Усі матеріали були гранульованими та змішаними. Цей метод виділяє шкідливі гази та забруднює повітря. і частина матеріалу позитивного електрода на матеріалі позитивного електрода була відділена від алюмінієвої фольги. Коли температура була вище 650 °C, алюмінієва фольга та позитивний електрод. Усі матеріали були гранульованими та змішаними. Цей метод виділяє шкідливі гази та забруднює повітря.